Come funziona il sistema operativo. Sistemi operativi “gratuiti”.

Capitolo 2 Sistema operativo Windows Area di lavoro Collegamenti e cartelle File di Windows Utilizzo dei file Il computer esegue il sistema operativo Windows. In generale, diverse versioni di Windows (95, 98, 2000, Me, XP...) sono diverse l'una dall'altra. Ma il loro principale vantaggio è

Sistema operativo preinstallato I laptop basati sulla piattaforma PC sono generalmente preinstallati con uno dei tre sistemi operativi: DOS, Linux o Microsoft Windows. Tutte e tre le opzioni (ovviamente, stiamo parlando solo di computer e sistemi operativi con licenza!)

Sistema operativo Che cos'è un “sistema operativo”? Il titolo è inquietante. Prima di iniziare a conoscere il computer, è tempo di prendersi cura della propria salute? Sì, anche così? Calma, non abbiamo bisogno di medici, perché il nostro amico di ferro stia bene e

L'idea di cosa sia un sistema operativo è cambiata nel tempo. I primi computer furono usati solo per risolvere problemi matematici e algoritmi di calcolo scritti in codici macchina servivano da programmi. Durante la codifica dei programmi, il programmatore doveva gestire in modo indipendente il computer e garantire l'esecuzione del suo programma. Nel tempo è stata creata una serie di programmi di utilità per facilitare il processo di scrittura dei programmi. Con lo sviluppo dell'elettronica, l'attrezzatura è migliorata ed è diventato possibile eseguire contemporaneamente diversi programmi, in relazione a ciò sono stati creati algoritmi per le attività di commutazione. Un insieme di subroutine che forniscono la commutazione è stato chiamato monitor o supervisore. Tuttavia, si è verificato il problema di interrompere il lavoro di programmi contenenti errori e consumare risorse del computer (ad esempio, occupando costantemente il processore o scrivendo erroneamente i risultati del loro lavoro nella RAM, dove si trovano altri programmi). La via d'uscita è stata trovata nella creazione di meccanismi hardware speciali che proteggono la memoria del programma dall'accesso accidentale da parte di altri programmi. Poiché il controllo di questi meccanismi non poteva più essere incluso nei programmi stessi, al monitor è stato aggiunto un programma speciale che controlla la protezione della memoria. Ecco come è stato creato il monitor residente. La soluzione coerente di tali problemi mirava a creare un computer universale in grado di risolvere contemporaneamente vari problemi.

Un monitor residente è già l'inizio di un sistema operativo. I programmi applicativi iniziarono a contenere solo l'implementazione del loro algoritmo e la richiesta di algoritmi ausiliari al monitor, mentre utilizzavano un insieme speciale di regole chiamato interfaccia di programmazione dell'applicazione. L'Application Programming Interface ha permesso la creazione di concetti astratti. Sono comparsi i concetti di file e file system. In futuro, molti altri programmi sono stati aggiunti al monitor residente, in particolare, facilitando l'esecuzione di operazioni come la copia di file, la modifica di testi, la compilazione di programmi da un linguaggio di programmazione in codice macchina e altro. Il termine "monitor residente" è stato trasformato nel cuore del sistema operativo.

Avvio del computer. BIOS.

In genere, un computer si avvia quando viene attivata l'alimentazione nella parte anteriore dell'unità di sistema, sebbene i computer moderni dispongano di tali mezzi per risparmiare energia che ne consentono lo spegnimento. L'avvio del computer è il momento più cruciale del funzionamento del computer: in questo momento non ci sono dati o programmi nella RAM. È impossibile trasferirli dal disco rigido alla RAM senza comandi. A tale scopo, il processore dispone di un pin speciale chiamato RESET (riavvio). Se arriva un segnale (ed è esattamente ciò che accade al momento dell'accensione), il processore accede a una cella di memoria appositamente allocata. È necessario che questa cella contenga sempre determinate informazioni, anche quando il computer è spento. Per questo, è progettato uno speciale microcircuito: ROM (Read Only Memory). Anche questo è un ricordo, ma permanente. A differenza della RAM, la ROM non viene cancellata quando è spenta. I programmi del chip ROM sono scritti in fabbrica. Questo insieme di programmi è chiamato BIOS - sistema di input/output di base. Questo sistema è "integrato" nella scheda madre del computer. Il suo scopo è quello di eseguire azioni elementari relative all'implementazione di operazioni di input-output. Il BIOS contiene anche un test di funzionamento del computer che verifica il funzionamento della memoria e dei dispositivi del computer all'accensione. Il funzionamento dei programmi registrati nel chip BIOS viene visualizzato su uno schermo nero con linee bianche in esecuzione. In questo momento, il computer controlla i suoi dispositivi: controlla la RAM (quanto è e se va bene), la presenza di dischi rigidi e la presenza di una tastiera. Se qualcosa non funziona, i programmi che eseguono il controllo segnaleranno un malfunzionamento. Inoltre, il sistema di input-output di base contiene un programma per chiamare il boot loader del sistema operativo.

Il caricatore del sistema operativo è un programma speciale progettato per avviare il processo di avvio del sistema.

Dopo aver caricato il sistema operativo, tutto il lavoro con il processore e altri dispositivi viene eseguito tramite speciali pacchetti software inclusi nel sistema operativo.

Se per qualche motivo non è possibile caricare il sistema operativo dal disco rigido, è impossibile lavorare con il computer. Ciò accade se, ad esempio, il disco rigido o il sistema operativo sono danneggiati. In questo caso, il sistema operativo può essere caricato da un supporto di memoria esterno. Per fare ciò, è necessario un disco speciale, chiamato disco di sistema. Questo metodo avvia il computer durante la risoluzione dei problemi.

Scopo del sistema operativo.

I computer non hanno sempre bisogno di un sistema operativo. Se un computer poteva accendersi, iniziare a lavorare e accettare comandi umani senza un sistema operativo, allora non ce n'era bisogno. Esempi di tali "computer" sarebbero le console di gioco. Hanno anche un processore, la RAM, in cui si trova il programma durante il funzionamento, ci sono dispositivi di input (ad esempio un joystick), ma non esiste un sistema operativo o è completamente primitivo.

I programmi di gioco per console (e i relativi dati, come musica e immagini) sono archiviati in un chip ROM (si trova in una cartuccia di gioco) o su un disco laser. Quando viene inserita una cartuccia (o un laser disc) nella console, il programma si avvia automaticamente e non è previsto alcun controllo, ad eccezione di quello impostato dallo scenario di gioco, quindi non è necessario alcun sistema operativo. Puoi guardare il prefisso dall'altro lato. Scaricando il gioco, cadono sotto il controllo del suo "sistema operativo" di gioco, per così dire, e puoi fare solo ciò che è previsto nel gioco, ad esempio "corri", "salta" e "spara". La limitatezza e la fuori standard non consentono di chiamare un videogioco un "sistema operativo" senza virgolette. Questo sistema operativo deve:

– essere universalmente riconosciuto e utilizzato come sistema standard su molti computer;

– lavorare con numerosi dispositivi hardware prodotti da diverse aziende, anche del passato;

- fornire la capacità di eseguire un'ampia varietà di programmi scritti da persone diverse e rilasciati da organizzazioni diverse;

- fornire strumenti per il controllo, la configurazione, la manutenzione di un computer, dei suoi dispositivi e dei programmi che vi sono installati.

Interfaccia hardware e software.

Ci sono due partecipanti in un sistema informatico: software e hardware. Il software è tutti i programmi installati su un computer e l'hardware sono i componenti e le apparecchiature che si trovano all'interno dell'unità di sistema o sono collegati all'esterno.

La relazione tra i partecipanti in un sistema informatico è chiamata interfaccia. L'interazione tra diversi nodi è un'interfaccia hardware, l'interazione tra programmi è un'interfaccia software e l'interazione tra hardware e software è un'interfaccia hardware-software.

In un computer, l'interfaccia hardware è fornita dai produttori di hardware. Si assicurano che tutti i nodi abbiano gli stessi connettori e funzionino con le stesse tensioni. Il coordinamento tra software e hardware è gestito dal sistema operativo.

Interfaccia utente.

Se stiamo parlando di un personal computer, puoi anche indicare un terzo partecipante che lavora con un sistema informatico: questa è una persona (è consuetudine chiamarlo utente). L'utente deve anche interagire con hardware e software.

Ci sono diversi programmi e ognuno deve funzionare in modo diverso. Alcuni programmi sono progettati per funzionare con la tastiera, altri - per funzionare con il mouse, altri - per funzionare con un joystick o altri dispositivi di controllo. Alcuni programmi trasmettono i loro messaggi sotto forma di testo sullo schermo, altri sotto forma di grafica, altri potrebbero non utilizzare affatto lo schermo ed emettere messaggi sotto forma di voce o suoni. Il modo in cui una persona interagisce con un programma e un programma con una persona è chiamato interfaccia utente. Se un programma è progettato per essere facile da usare, si dice che abbia una buona interfaccia utente. Se la tecnica di lavoro con il programma è subito chiara, senza la necessità di studiare le istruzioni, si dice che abbia un'interfaccia intuitiva. Il concetto di un'interfaccia utente avanzata suggerisce che il programma ha ottime funzionalità, ma non è facile imparare a lavorarci. L'interfaccia flessibile significa che il programma può essere utilizzato in molti modi diversi. Il concetto di un'interfaccia rigida significa che è possibile solo tale lavoro, previsto dalle istruzioni, e nessun altro. Il concetto di interfaccia primitiva significa che l'interfaccia è facile da imparare, ma scomoda da utilizzare.

SISTEMA OPERATIVO DOS

DOS è il primo sistema operativo per personal computer che si è diffuso ed è stato il principale per computer IBM PC dal 1981 al 1995. Nel tempo è stato praticamente soppiantato dai nuovi e moderni sistemi operativi Windows e Linux, ma in alcuni casi DOS rimane conveniente e l'unico possibile per lavorare su un computer (ad esempio, nei casi in cui l'utente lavora con apparecchiature obsolete o software scritti molto tempo fa, ecc.)

Gli utenti lavorano con il sistema operativo DOS utilizzando la riga di comando, non dispone di una propria interfaccia grafica. Il sistema operativo DOS ha permesso di lavorare con successo con i personal computer per 15 anni, tuttavia, questo lavoro non può essere definito conveniente. DOS ha agito da "intermediario" tra l'utente e il computer e ha contribuito a trasformare i complessi comandi di accesso al disco in comandi più semplici e comprensibili, ma man mano che si è sviluppato, è esso stesso "coperto" da un'abbondanza di comandi e ha iniziato a limitare il lavoro con il computer . Quindi c'era bisogno di un nuovo intermediario, quindi sono comparsi i cosiddetti programmi shell.

Una shell è un programma che viene eseguito sotto il sistema operativo e aiuta l'utente a interagire con il sistema operativo. Il programma shell mostra chiaramente l'intera struttura dei file del computer: dischi, directory, file. I file possono essere cercati, copiati, spostati, eliminati, ordinati, modificati e avviati con pochi tasti. Semplice, chiaro, conveniente. Uno dei programmi shell più famosi e utilizzati al mondo si chiama Norton Commander (NC). La shell NC nasconde all'utente molti degli inconvenienti che sorgono quando si lavora con il file system MS DOS, come la necessità di digitare comandi dalla riga di comando. La semplicità e la facilità d'uso sono ciò che rende popolari le shell NC ai nostri tempi (queste includono QDos, PathMinder, XTree, Dos Navigator, Volkov Commander, ecc.). Le shell grafiche di Windows 3.1 e Windows 3.11 sono fondamentalmente diverse da loro. Usano il concetto delle cosiddette "finestre" che possono essere aperte, spostate sullo schermo e chiuse. Queste finestre "appartengono" a vari programmi e riflettono il loro lavoro.

DOS utilizza il file system FAT. Uno dei suoi inconvenienti sono le severe restrizioni sui nomi di file e directory. Il nome può essere lungo fino a otto caratteri. L'estensione è specificata dopo il punto e non è composta da più di tre caratteri. L'estensione nel nome del file è facoltativa, viene aggiunta per comodità, poiché l'estensione consente di scoprire quale programma lo ha creato e il tipo di contenuto del file. DOS non fa distinzione tra lettere maiuscole e minuscole con lo stesso nome. Oltre a lettere e numeri, il nome del file e l'estensione possono essere costituiti dai seguenti caratteri: -, _, $, #, &, @, !, %, (,), (, ), ", ^. Esempi di file nomi in MS DOS: doom .exe, referat.doc.

Poiché DOS è stato creato molto tempo fa, non soddisfa i requisiti dei moderni sistemi operativi. Non può utilizzare direttamente le grandi quantità di memoria installate nei computer moderni. Nel file system vengono utilizzati solo nomi di file brevi, vari dispositivi come schede audio, acceleratori video, ecc. sono scarsamente supportati.

Il multitasking non è implementato in DOS; non può naturalmente eseguire più attività (esecuzione di programmi) contemporaneamente. DOS non dispone di alcun mezzo di controllo e protezione contro le azioni non autorizzate dei programmi e dell'utente, il che ha portato all'emergere di un numero enorme di cosiddetti virus.

Alcuni componenti del sistema operativo DOS: i file del disco IO.SYS e MSDOS.SYS (possono essere denominati in modo diverso, come IBMBIO.COM e IBMDOS.COM per PC DOS) vengono inseriti nella RAM all'avvio e vi rimangono permanentemente. Il file IO.SYS è un'aggiunta al sistema di I/O di base, mentre MSDOS.SYS implementa i servizi di base del sistema operativo di alto livello.

Il processore di comandi DOS elabora i comandi immessi dall'utente. Il processore dei comandi si trova nel file del disco COMMAND.COM sul disco da cui viene caricato il sistema operativo. Alcuni comandi utente, come type, dir o copy, vengono eseguiti dalla shell stessa. Tali comandi sono chiamati interni o integrati. Per eseguire i restanti comandi utente (esterni), il processore di comandi ricerca sui dischi un programma con il nome appropriato e, se lo trova, lo carica in memoria e gli trasferisce il controllo. Al termine del programma, il processore dei comandi rimuove il programma dalla memoria e visualizza un messaggio sulla disponibilità a eseguire i comandi (prompt DOS).

I comandi DOS esterni sono programmi forniti con il sistema operativo come file separati. Questi programmi eseguono attività di manutenzione come la formattazione dei floppy disk (format.com), il controllo dello stato dei dischi (scandisk.exe), ecc.

I driver di dispositivo sono programmi speciali che completano il sistema DOS I/O e forniscono supporto per usi nuovi o personalizzati per i dispositivi esistenti. Ad esempio, utilizzando il driver DOS ramdrive.sys, è possibile lavorare con un "disco elettronico", ad es. un pezzo di memoria del computer che può essere manipolato allo stesso modo di un disco. I driver vengono inseriti nella memoria del computer quando viene caricato il sistema operativo, i loro nomi sono specificati in uno speciale file CONFIG.SYS. Questo schema semplifica l'aggiunta di nuovi dispositivi e consente di farlo senza influire sui file di sistema DOS.

MICROSOFT WINDOWS

Le shell grafiche Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 e Widows 3.11 giravano sotto MS DOS, cioè non erano sistemi operativi indipendenti. Ma poiché l'avvento di Windows ha aperto nuove possibilità, Windows non è chiamato shell, ma ambiente. L'ambiente Windows ha le seguenti caratteristiche che lo distinguono da altri programmi shell:

- Multitasking. È possibile eseguire più programmi contemporaneamente.

– Interfaccia software unica. L'interazione tra programmi scritti per Windows è organizzata in modo tale che sia possibile creare dati in alcuni programmi e trasferirli in altri programmi.

– Interfaccia utente singola. Avendo capito come funziona un programma scritto per Windows, non è difficile capirne un altro. Più programmi devi imparare, più facile sarà imparare il programma successivo.

- Interfaccia grafica utente. I file di programma e di dati vengono visualizzati come icone sullo schermo. I file vengono manipolati con il mouse.

– Unica interfaccia hardware-software. L'ambiente Windows ha fornito compatibilità per una varietà di hardware e software. I produttori di hardware non si preoccupavano di come "indovinare" con quali programmi avrebbero dovuto funzionare i loro dispositivi, volevano solo lavorare con Windows e quindi Windows ha fatto funzionare i dispositivi. Allo stesso modo, i produttori di software non dovevano più preoccuparsi di lavorare con hardware sconosciuto. Il loro compito è stato ridotto a fornire interazione con Windows.

Il sistema operativo DOS con le sue shell grafiche Windows 3.1 e Windows 3.11 è stato sostituito da sistemi operativi completi della famiglia MS Windows (prima Windows 95, poi Windows 98, Windows 2000, Windows XP). A differenza di Windows 3.1 e Windows 3.11, si avviano automaticamente dopo l'accensione del computer (se è installato solo uno di questi sistemi).

MS Windows utilizza una modifica del file system FAT, VFAT, per archiviare i file. In esso, la lunghezza dei nomi di file e directory può contenere fino a 256 caratteri.

Il sistema operativo Windows fa ampio uso del mouse quando si lavora con Windows e applicazioni. In genere, il mouse viene utilizzato per selezionare frammenti di testo o oggetti grafici, selezionare e deselezionare caselle, selezionare comandi di menu, pulsanti della barra degli strumenti, manipolare i controlli nelle finestre di dialogo e "scorrere" i documenti nelle finestre.

In Windows, viene utilizzato attivamente anche il pulsante destro del mouse. Posizionando il puntatore del mouse su un oggetto e cliccando con il tasto destro del mouse si apre il cosiddetto "menu contestuale" contenente i comandi più comuni applicabili a tale oggetto.

I collegamenti consentono di accedere a un programma oa un documento da più posizioni senza creare più copie fisiche del file. Sul desktop puoi inserire non solo le icone (icone) di applicazioni e singoli documenti, ma anche cartelle. Le cartelle sono un altro nome per le directory.

Un'innovazione significativa in Windows 95 è stata la barra delle applicazioni. Nonostante le piccole funzionalità, rende visivo il meccanismo del multitasking e molto più veloce il processo di passaggio tra le applicazioni rispetto alle versioni precedenti di Windows. Esternamente, la barra delle applicazioni è una striscia, solitamente situata nella parte inferiore dello schermo, che contiene i pulsanti dell'applicazione e il pulsante Start. Sul lato destro, di solito c'è un orologio e piccole icone dei programmi attualmente attivi.

Il desktop di Windows è progettato per renderlo il più semplice possibile per l'utente inesperto, fornendo allo stesso tempo la massima personalizzazione per soddisfare le esigenze specifiche degli utenti avanzati.

SISTEMA OPERATIVO LINUX

Linux è il sistema operativo per personal computer e workstation compatibili con IBM. È un sistema operativo multiutente con un sistema grafico di finestre di rete, l'X Window System. Il sistema operativo Linux supporta standard di sistema aperti e protocolli Internet ed è compatibile con i sistemi Unix, DOS, MS Windows. Tutti i componenti del sistema, compresi i testi di partenza, sono distribuiti con licenza di copia e installazione gratuita per un numero illimitato di utenti.

Questo sistema operativo è stato sviluppato all'inizio degli anni '90 da uno studente dell'Università di Helsinki (Finlandia) Linus Torvald con la partecipazione di utenti Internet, dipendenti di centri di ricerca, varie fondazioni e università.

Come sistema operativo tradizionale, Linux esegue molte delle funzioni che si trovano in DOS e Windows, ma questo sistema operativo è particolarmente potente e flessibile. Linux offre all'utente PC la velocità, l'efficienza e la flessibilità di Unix sfruttando appieno la macchina personale. Quando si lavora con il mouse, vengono utilizzati attivamente tutti e tre i pulsanti, in particolare il pulsante centrale viene utilizzato per inserire frammenti di testo.

Da un punto di vista economico, Linux ha un altro vantaggio molto significativo: è un sistema libero. Linux è distribuito sotto la GNU General Public License sotto la Free Software Foundation, che rende questo sistema operativo disponibile a tutti. Linux è protetto da copyright e non è di dominio pubblico, ma la GNU General Public License è quasi la stessa di una versione pubblica. È progettato in modo che Linux rimanga libero e allo stesso tempo un sistema standardizzato. Esiste solo una versione ufficiale del kernel Linux.

Il sistema operativo Linux ha ereditato altre due grandi caratteristiche da Unix: è un sistema multiutente e multitasking. Multitasking significa che il sistema può eseguire più attività contemporaneamente. La modalità multiutente è una modalità in cui più utenti possono lavorare contemporaneamente nel sistema e ciascuno di essi interagisce con il sistema tramite il proprio terminale. Un altro vantaggio di questo sistema operativo è la possibilità di installarlo insieme a Windows su un computer.

Linux può trasformare qualsiasi macchina personale in una workstation. Al giorno d'oggi, Linux è il sistema operativo per il business, l'istruzione e la programmazione individuale. Le università di tutto il mondo utilizzano Linux nei corsi di programmazione e progettazione di sistemi operativi. Linux è diventato indispensabile nelle reti aziendali estese, nonché per l'organizzazione di siti Internet e server Web.

Linux moderno offre la possibilità di utilizzare diversi tipi di interfaccia grafica: KDE (K Desktop Environment), GNOME (GNU Network Model Environment) e altri. In ciascuna di queste shell, all'utente viene data l'opportunità di lavorare con più desktop contemporaneamente (mentre in MS Windows c'è sempre un desktop che deve essere ingombra di Windows).

Il computer fornisce varie risorse per risolvere un problema, ma per rendere queste risorse facilmente accessibili a una persona e ai suoi programmi, è necessario un sistema operativo. Nasconde dettagli complessi e non necessari all'utente e gli fornisce una comoda interfaccia per il lavoro. I sistemi operativi possono fornire anche altre funzionalità: mezzi per proteggere le informazioni archiviate sui dischi dei computer; il lavoro di più utenti su un computer (modalità multiutente), la possibilità di collegare un computer a una rete, nonché la combinazione di risorse di elaborazione di più macchine e la loro condivisione (clustering).

Shatsukova LZ Informatica. Libro di testo su Internet.http://www.kbsu.ru/~book

Anna Chugainova